OBSERVACIÓN Y SIMULACIÓN DEL CRECIMIENTO DE FISURAS EN Zry-4

GRACIELA BERTOLINO; GABRIEL MEYER; JUAN PEREZ-IPIÑA

Bariloche, Argentina

Jornada; Jornadas SAM/CONAMET/SIMPOSIO MATERIA 2003; 2003

SAM

Aspectos de seguridad y extensión de la vida útil de componentes de reactores nucleares motivan el estudio del proceso de fragilización de aleaciones base circonio generado por la acción combinada de la temperatura, la reacción con hidrógeno, la corrosión y el daño por irradiación. Entre las observaciones necesarias se encuentra la medición del deterioro de propiedades mecánicas de los compuestos, donde se destacan las técnicas de mecánica de fractura por generar indicadores adecuados de la resistencia del material en servicio. Debido a que muchas veces resulta dificultoso obtener probetas del tamaño especificado por norma a partir de componentes reales de tamaño reducido, se busca implementar técnicas experimentales alternativas o simular el proceso de crecimiento de fisuras a partir de propiedades medibles del material. En este trabajo presentamos los resultados de mediciones experimentales y simulación del proceso de crecimiento de fisuras en probetas de Zry-4. Las observaciones se realizaron ensayando por flexión en tres puntos probetas SSE(B) de 3 x 7 x 32 mm33 colocadas en la cámara de un microscopio electrónico de barrido, midiendo in situ el tamaño de la fisura y su apertura a partir de la aplicación de carga externa. Utilizando el comportamiento tensión-deformación del material para bajos contenidos de hidrógeno, su dependencia con este último y la relación empírica observada entre apertura y profundidad de la fisura, se realizó la simulación del proceso de crecimiento de la fisura. Se obtuvieron los campos generales de deformación alrededor de la fisura durante el crecimiento de esta utilizando la técnica de elementos finitos (Castem, DMT, CEA) en una probeta similar a la medida y suponiendo la presencia tensiones planas, un comportamiento del material como plástico bilineal homogéneo e ignorando la posible textura o anisotropía direccional. Con el fin de comparar la observación experimental y su simulación se realizó el dibujo de una malla cuadrada (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). apertura a partir de la aplicación de carga externa. Utilizando el comportamiento tensión-deformación del material para bajos contenidos de hidrógeno, su dependencia con este último y la relación empírica observada entre apertura y profundidad de la fisura, se realizó la simulación del proceso de crecimiento de la fisura. Se obtuvieron los campos generales de deformación alrededor de la fisura durante el crecimiento de esta utilizando la técnica de elementos finitos (Castem, DMT, CEA) en una probeta similar a la medida y suponiendo la presencia tensiones planas, un comportamiento del material como plástico bilineal homogéneo e ignorando la posible textura o anisotropía direccional. Con el fin de comparar la observación experimental y su simulación se realizó el dibujo de una malla cuadrada (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). in situ el tamaño de la fisura y su apertura a partir de la aplicación de carga externa. Utilizando el comportamiento tensión-deformación del material para bajos contenidos de hidrógeno, su dependencia con este último y la relación empírica observada entre apertura y profundidad de la fisura, se realizó la simulación del proceso de crecimiento de la fisura. Se obtuvieron los campos generales de deformación alrededor de la fisura durante el crecimiento de esta utilizando la técnica de elementos finitos (Castem, DMT, CEA) en una probeta similar a la medida y suponiendo la presencia tensiones planas, un comportamiento del material como plástico bilineal homogéneo e ignorando la posible textura o anisotropía direccional. Con el fin de comparar la observación experimental y su simulación se realizó el dibujo de una malla cuadrada (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación). dibujo de una malla cuadrada (10 μm de lado) sobre la zona de la fisura mediante un depósito selectivo de oro. El seguimiento de la deformación de dos (tres) puntos equivalentes tanto en la malla depositada como la simulada permiten la comparación unidimensional (bidimensional) entre la medición y la predicción. Como ejemplo del buen acuerdo entre ambos resultados se indica que para una aumento del 2800% en la apertura de la fisura (de 1.5 a 42 μm) la relación base/altura de un triángulo equivalente cambia 40 % (35%) en la observación (simulación).